滤光片膜层厚度的均匀性是指膜厚随着基板表面位置变化而变化的情况。膜厚均匀性不好，膜系特性会遭到严重的破坏，所以薄膜厚度的均匀性如同薄膜厚度监控一样是一个重要的课题。
对于不同的薄膜往往有不同的均匀性要求。对单层MgF2减反射膜，若膜厚为λ0/4（λ0=520nm），则均匀性误差一般不得超过40nm，否则就会在同一基板上出现不同颜色。要求最严格的是窄带滤光片，其均匀性误差所引起的整个滤光片表面上的峰值波长变化不能大于半宽度的0.3倍。对于一个直径不大于50mm、在可见光区半宽度不小于20nm的滤光片，这个要求不算太高，但是对于更大直径和更窄半宽度的滤光片问题就非常突出。对截止陡度要求很高的截止滤光片也是同样，均匀性不好将导致过渡性严重恶化。